www.ruukki.fi SÄRMÄYS, RAEX KULUTUS- TERÄKSET, ULTRALUJAT OPTIM QC TERÄKSET KUUMAVALSSATUT TERÄSLEVYT JA -KELAT
Johdanto Raex on erinomaisen kova ja luja kulutusteräs, jota toimitamme karkaistuna nauhalevynä ja karkaistuna kvarttolevynä. Optim QC on erittäin luja rakenneteräs, joka soveltuu käytettäväksi myös kohtuullista kulumiskestävyyttä vaativissa kohteissa. Optim QC -terästä toimitamme termomekaanisesti valssattuna nauhalevynä. Karkaistujen terästen ja ultralujien terästen särmäys on haasteellista, koska kyse on erittäin lujista teräksistä. Taivutusvoiman tarve, takaisinjouston suuruus ja pienin sallittu taivutussäde kasvavat teräksen lujuuden kasvaessa. Käytännön särmäystyössä on käytettävä hyväkuntoisia työkaluja ja mahdollisimman suurta taivutussädettä. Tässä esitteessä esitämme vapaataivutuksen ja pohjaantaivutuksen periaatteet sekä annamme käytännön suositusarvot Ruukin terästen särmäykseen. Terästen kylmämuovattavuuden vertailua varten on esitteessä taulukoitu pienin sallittu taivutussäde Ruukin rakenneteräksille, Ruukin valmistamille standardin mukaisille rakenneteräksille sekä Raex-kulutusteräksille. Särmäystavat Särmäyspuristimessa levy taivutetaan yläpainimen ja vastimen välissä tavoitteen mukaiseen kulmaan tai taivutussäteeseen. Vapaataivutuksessa levy on koko työiskun ajan vastimen kulmien varassa. Oikea taivutuskulma saadaan säätämällä iskunpituutta (kuva 1). Vapaataivutuksessa vastimen aukon leveys on säädettävä. Pohjaantaivutuksessa iskunpituus on niin suuri, että yläpainin painaa taivutettavan levyn kokonaan vastinta vasten. Levyyn tulee painimen ja vastimen mukainen särmän muoto (kuva 1). Pohjaantaivutuksessa vastimen aukko eli V-aukko on kiinteä eikä leveyttä voi säätää. Kuva 1. Särmäystavat ja särmäyksen työkalut Yläpainin Yläpainin Vastin Vastin Vapaataivutus Pohjaantaivutus 2 Särmäys, Raex kulutusteräkset, ultralujat Optim QC teräkset
Särmäyksen valmistelut Särmättävän levyn lämpötilan on oltava vähintään +20 C Kylmässä varastoidut levyt kannattaa tuoda sisätiloihin särmäystyötä edeltävänä päivänä Tarvittaessa levyn särmäysalue on lämmitettävä kaasuliekillä Esilämmitys +100 +200 C pienentää taivutusvoiman tarvetta ja parantaa särmättävyyttä Tunnista levyn valssaussuunta Levyn venyvistä pinnoista on hiottava pois mahdolliset pintaviat Levyn leikkausreunasta, särmäysalueelta, on hiottava pois polttoleikkauksen tai mekaanisen leikkauksen aiheuttamat viat. Kuva 2. Särmäyksen valmistelut. Taivutus poikittain levyn valssaussuuntaan nähden Levyn valssaussuunta Levy ennen särmäystä Taivutuslinja Vastimen aukko (W) Särmäysalue Särmäystyön ohjeet Särmäystyössä on noudatettava turvallisuusohjeita Taivutusvoiman tarve, takaisinjouston suuruus ja sallittu taivutussäde kasvavat teräksen lujuuden mukaan On käytettävä mahdollisimman suurta taivutussädettä Särmäys on tehtävä kertapainalluksella Teoreettisen tiedon yhdistäminen kokemukseen tuottaa parhaan konepajakohtaisen osaamisen Taivutusarvot määritetään koetaivutuksella ottaen huomioon teräksen takaisinjouston suuruus Takaisinjouston suuruus on Raex 400:lla 9 13 ja Raex 500:lla 10 15 Optim QC -terästen takaisinjouston vaikutus määritetään koetaivutuksella. Särmäyksessä käytettävän yläpainimen halkaisija määritetään teräslajin, levypaksuuden ja taivutussäteen perusteella. Taulukossa 1 (Raex) ja taulukossa 3 (Optim QC) on esitetty kyseisestä teräksestä valmistetun työkappaleen piirustuksesta saatava särmättävän (t), särmän sisäpuolinen taivutussäde (R) ja särmäyksessä tarvittavan yläpainimen halkaisija (D). Taivutusvoima Teräslevyjen särmäyksessä tarvittava taivutusvoima (F, newton) voidaan arvioida laskentakaavalla: R m = l levyn murtolujuus, N/mm 2 (MPa) t =, mm C = vakio 1,6 1,8 (karkaistut ja ultralujat teräkset) C = vakio 1,2 1,5 (tavalliset rakenneteräkset) b = taivutettava pituus, mm W = vastimen aukon leveys, mm 3 Särmäys, Raex kulutusteräkset, ultralujat Optim QC teräkset
Raex-kulutusterästen ja ultralujien Optim QC -rakenneterästen tyypillinen murtolujuus on esitetty taulukoissa 2 ja 4. Taulukko 1. Raex-kulutusteräkset. Särmäysohjeet konepajalle. Yläpainimen pienimmän sallitun halkaisijan valinta teräslajin, levypaksuuden ja taivutussäteen perusteella Yläpainimen halkaisija D mm Taivutussäde R mm Raex 400 Raex 450 Raex 500 Poikittain Pitkittäin Poikittain Pitkittäin Poikittain 12 6 2 16 8 2 18 9 3 24 12 4 3 3 30 15 5 3 3 36 18 6 4 4 3 40 20 5 5 4 4 50 25 8 6 6 4 56 28 9 7 7 5 5 60 30 10 5 72 36 12 8 8 7 7 6 80 40 13 10 10 100 50 16 12 12 10 8 110 55 18 10 120 60 20 15 15 10 140 70 14 14 170 85 20 20 14 200 100 20 20 240 120 20 1) Taivutuslinja suhteessa levyn alkuperäiseen valssaussuuntaan. Taivutettaessa V-aukkoon (90 ) suositellaan aukon leveyden ja levypaksuuden suhteeksi W/t 15. Pitkittäin Taulukko 2. Raex-kulutusteräkset. Tyypillinen murtolujuus ja kovuus Murtolujuus Kovuus HBW R m MPa Raex 300 1000 300 Raex 400 1250 400 Raex 450 1450 450 Raex 500 1600 500 4 Särmäys, Raex kulutusteräkset, ultralujat Optim QC teräkset
Taulukko 3. Ultralujat Optim QC rakenneteräkset. Särmäysohjeet konepajalle Yläpainimen pienimmän sallitun halkaisijan valinta teräslajin, levypaksuuden ja taivutussäteen perusteella Yläpainimen halkaisija D mm Taivutussäde R mm Optim 900 QC Särmättävän 1) levyn paksuus Optim 960 QC 2) Särmättävän 1) levyn paksuus 18 9 3 2,5 20 10 2,5 24 12 4 3 3 28 14 4 30 15 5 32 16 4 34 17 38 19 6 5 40 20 5 44 22 6 48 24 8 50 25 6 56 28 8 7 1) Taivutuslinja voi olla mikä tahansa suhteessa levyn alkuperäiseen valssaussuuntaan. Taivutettaessa V-aukkoon (90 ) suositellaan aukon leveyden ja levypaksuuden suhteeksi W/t 15. 2) Pienimmän taivutussäteen arvot pätevät myös säänkestävälle ultralujalle teräslajille Optim 960 W. Optim 1100 QC Särmättävän 1) levyn paksuus Taulukko 4. Ultralujat Optim QC rakenneteräkset. Murtolujuus vähintään Murtolujuus R m MPa Optim 900 QC 950 Optim 960 QC 1000 Optim 1100 QC 1250 5 Särmäys, Raex kulutusteräkset, ultralujat Optim QC teräkset
Särmättävän levyn irtoaminen Kuvassa 3 on esitetty särmättävän levyn irtoaminen (A) yläpainimen halkaisijan (D) kehältä. Levyn irtoaminen on tuttu nimenomaan lujien terästen (myötölujuus yli 500 MPa) särmääjille. Irtoamisen seurauksena kappaleeseen muodostuu tiukempi taivutussäde kuin mikä on tavoite. Yleensä särmäystyössä on taivutetun kappaleen taivutuskulman tarkkuus tärkeämpi kuin taivutetun kappaleen taivutussäde. Mikäli kappaleeseen tavoitellaan myös tarkkaa taivutussädettä, on tehtävä koetaivutus. Koetaivutuksen tuloksena valitaan yläpainimelle sellainen säde, jolla kappaleeseen saadaan haluttu taivutussäde. Kyseinen yläpainimen säde on käytännössä hieman suurempi kuin ohjeellinen teräksen taivutussäde antaa olettaa. Kuva 3. Särmättävän levyn irtoaminen A = levyn irtoaminen D = yläpainimen halkaisija Särmättävä levy D A Pienin sallittu taivutussäde Teräksen taivuttaminen ja/tai särmäys merkitsee teräksen kylmämuovausta eli muovausta huoneenlämpötilassa tai sitä hieman korkeammassa, korotetussa työlämpötilassa. Terästen kehittelyssä on kylmämuovattavuudella ollut keskeinen merkitys. Taulukoissa 5 ja 6 on esitetty rakenneterästen pienin sallittu taivutussäde teräslajeittain ja paksuuksittain (taulukko 5: Ruukin rakenneteräkset ja taulukko 6: Ruukin valmistamat standardin mukaiset rakenneteräkset). Taulukko 7 esittää pienimmän sallitun taivutussäteen Ruukin Raex-kulutusteräksille. Kylmämuovattavuuden huimaa kehitystä kuvaavat parhaiten erikoislujan Optim 700 MC Plus teräksen pienet taivutussäteet, taulukko 5. Esimerkiksi nauhalevyn paksuudella 8 mm on tämän termomekaanisesti valssatun teräksen taivutussäde niin pieni kuin 1,0 x paksuus eli 8 mm. Ja kyseessä on myötölujuusluokan 700 MPa teräs! HUOM: Taulukoiden 5, 6 ja 7 arvot ovat pienimpiä suositeltavia sisäpuolisia taivutussäteitä. Käytännön särmäystyössä suositellaan sisäpuolisena taivutussäteenä käytettävän suurempaa arvoa kuin pienin sallittu taivutussäde. Taivutustapahtuman lopputulos riippuu teräslevyn lisäksi työkaluista ja työn suorituksesta. Onnistunut kylmämuovaus vaatii terästuotteen valmistajalta hyvää konepajatekniikkaa. Kuluneet työkalut, huono voitelu, teräspinnan naarmut ja reunajäysteet vaikuttavat heikentävästi muovauksen laatuun. 6 Särmäys, Raex kulutusteräkset, ultralujat Optim QC teräkset
Taulukko 5. Ruukin rakenneteräkset. Pienin sallittu taivutussäde ja eri terästen särmättävyyden vertailu Taivutuskulma 90 ; taivutus sallittu kaikissa suunnissa levyn valssaussuuntaan nähden Pienin sallittu sisäpuolinen taivutussäde paksuusalueittain, mm 2,5 >2,5 3 >3 4 >4 5 >5 6 >6 7 Ruukki Laser, nauhalevyt 250 C/S235J2C+N 1,5 2 2,5 3 5 6 7 8,5 10 11,5 S355K2C+N 4,5 6 7,5 9 11 12 15 18 21 24 355 MC 0,5 0,9 1,2 1,5 2 3,5 4 5 6 7 8 420 MC 1,5 2 2,5 3 6 6,5 8 10 11,5 460 MC 1,5 2 2,5 3 6 6,5 8 10 11,5 Ruukki Laser, kvarttolevyt Plus 250 C/S235J2C+N 8 10 12 14 16 18 20 25 30 Plus S355K2C+N 15 18 21 24 27 30 Plus 355 MC 6,5 8 10 11,5 13 14,5 16 Plus 420 MC 10 12 14 16 18 20 Plus 460 MC 12 14,5 17 20 22 24 Optim, nauhalevyt Optim 500 MC 2 2,5 3 4 4,5 7 8 10 12 Optim 550 MC 2 2,5 3,5 4,5 5,5 8 9 11 Optim 550 W 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Optim 600 MC 2,5 2,5 3,5 5 7 9 10 12 Optim 650 MC 2,5 3 4 6 8 10 12 14 Optim 700 MC 3,5 5 6 8 12 14 16 Optim 700 MC Plus 3 4 5 6 7 8 10 18 Optim 900 QC 8 9 12 15 19 24 24 Optim 960 QC 9 10,5 14 17,5 22 28 28 Optim 960 W 9 10,5 14 17,5 22 28 28 Optim 1100 QC 10 12 16 20 25 32 Optim, kvarttolevyt Optim 500 ML 9,5 12 14,5 17 19 21,5 24 Optim 700 QL/QL1 15 18 20 25 30 35 40 45 50 >7 8 >8 10 >10 12 >12 14 >14 16 >16 18 >18 20 >20 25 >25 30 Pienin sallittu sisäpuolinen taivutussäde paksuusalueittain, mm 2,5 >2,5 3 >3 4 >4 5 >5 6 >6 7 Multisteel, nauhalevyt ja kvarttolevyt sekä Multisteel N, kvarttolevyt Multisteel ja 4 5 6 8 10 12 16 20 24 28 32 36 40 50 60 Multisteel N Säänkestävät teräkset, nauhalevyt ja kvarttolevyt COR-TEN A 6 6 8 10 12 21 24 30 36 42 COR-TEN B 6 6 8 10 12 21 24 30 36 42 48 54 60 >7 8 >8 10 >10 12 >12 14 >14 16 >16 18 >18 20 >20 25 >25 30 Työturvallisuus Karkaistujen kulutusterästen käsittelyssä on noudatettava erityistä huolellisuutta. Särmäys on haasteellista levyjen korkean lujuuden ja suurten taivutusvoimien takia. Jos levyä taivutetaan esimerkiksi liian pienelle säteelle ja taivutuskohtaan syntyy särö, voi taivutettava levy sinkoutua pois paikaltaan taivutussuuntaan. Taivutustyötä tekevien henkilöiden on suojauduttava asianmukaisesti eikä ulkopuolisia saa päästää työtilaan. Turvallisin paikka on yleensä koneen sivulla. Teräksen toimittajan antamia käsittelyohjeita ja konepajan turvallisuusmääräyksiä on noudatettava. Uusille työntekijöille on annettava asianmukainen työhön opastus. 7 Särmäys, Raex kulutusteräkset, ultralujat Optim QC teräkset
Taulukko 6. Ruukin valmistamat standardirakenneteräkset. Pienin sallittu taivutussäde ja eri terästen särmättävyyden vertailu. Taivutuskulma 90 ; taivutus sallittu kaikissa suunnissa levyn valssaussuuntaan nähden Pienin sallittu sisäpuolinen taivutussäde paksuusalueittain, mm. 2,5 >2,5 3 >3 4 >4 5 >5 6 >6 7 Multisteel, nauhalevyt ja kvarttolevyt sekä Multisteel N, kvarttolevyt Multisteel ja 4 5 6 8 10 12 16 20 24 28 32 36 40 50 60 Multisteel N Standarditeräkset EN 10025-3, nauhalevyt ja kvarttolevyt S235JRC 2,5 3 6 8 10 12 16 20 25 28 32 40 45 55 70 S355J2C 4 5 8 10 12 16 20 25 32 36 40 50 63 75 90 Standarditeräkset EN 10025-3, nauhalevyt ja kvarttolevyt S355N ja 355NL 6,3 7,5 10 12,5 15 17,5 20 25 30 35 40 45 50 62,5 75 S420N ja 420NL 1) 30 35 40 50 60 70 80 90 100 Standarditeräkset EN 10025-4, nauhalevyt ja kvarttolevyt S355M ja 355ML 6,3 7,5 10 12,5 15 17,5 20 25 30 35 40 45 50 S420M ja 420ML 2) 30 35 40 50 60 70 80 90 100 S460M ja 460ML 2) 12,5 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100 Standarditeräkset EN 10149-2, nauhalevyt ja kvarttolevyt S355MC 0,7 0,8 2 2,5 3 7 8 10 12 14 16 18 20 S500MC 3) 2,5 3 6 7,5 9 14 16 20 24 S700MC 3) 4,5 8 10 12 17,5 20 25 1) Teräslajeja S420N ja S420NL toimitetaan vain kvarttolevynä. 2) Toimitetaan pääsääntöisesti kvarttolevynä, mutta teräslajia S460M toimitetaan myös nauhalevynä. 3) Teräslajeja S500MC ja S700MC toimitetaan vain nauhalevynä. >7 8 >8 10 >10 12 >12 14 >14 16 >16 18 >18 20 >20 25 >25 30 Taulukko 7. Raex-kulutusteräkset. Pienin sallittu taivutussäde poikittain ja pitkittäin. Taivutuskulma 90 Pienin sallittu sisäpuolinen taivutussäde paksuusalueittain, mm. 2,5 >2,5 3 >3 4 >4 5 >5 6 >6 7 Raex, nauhalevyt ja kvarttolevyt Raex 300 1) 2) 7,5 9 12 15 18 21 24 Raex 400 1) 7,5 9 12 15 18 21 24 30 36 42 48 54 60 Raex 400 2) 10 12 16 20 24 28 32 40 48 56 64 72 80 Raex 450 1) 10 12 16 20 24 28 32 40 48 56 64 72 80 Raex 450 2) 12,5 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100 Raex 500 1) - 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100 Raex 500 2) 18 24 30 36 42 48 60 72 84 91 108 120 1) Taivutussärmä levyn valssaussuuntaan nähden poikittain. 2) Taivutussärmä levyn valssaussuuntaan nähden pitkittäin. >7 8 >8 10 >10 12 >12 14 >14 16 >16 18 >18 20 Taulukko 8. Ramor suojausteräkset. Pienin sallittu taivutussäde poikittain ja pitkittäin. Taivutuskulma 90. t = levypaksuus, mm. Ramor 400 Ramor 450 Ramor 500 ja Ramor 550 5 x t 4 x t 6 x t 8 Särmäys, Raex kulutusteräkset, ultralujat Optim QC teräkset
Ruukki toimittaa asiakkailleen energiatehokkaita teräsratkaisuja: paremmin rakennettuja ympäristöjä asumiseen, työhön ja liikkumiseen. MFI.003FI/06.2014/AN Tämä julkaisu on tarkistettu mahdollisimman huolellisesti. Emme kuitenkaan vastaa mahdollisista virheistä tai tietojen väärästä soveltamisesta aiheutuneista välittömistä tai välillisistä vahingoista. Oikeudet muutoksiin pidätetään. Tarkassa vertailussa on aina käytettävä alkuperäisiä standardeja. Ruukki Metals Oy, Suolakivenkatu 1, 00810 Helsinki, 020 5911, www.ruukki.fi Copyright 2014 Rautaruukki Oyj. Kaikki oikeudet pidätetään. Ruukki, Rautaruukki, Living. Working. Moving. ja Ruukin tuotenimet ovat Rautaruukki Oyj:n tavaramerkkejä tai rekisteröityjä tavaramerkkejä. Cor-Ten on USX Corporationin rekisteröity tavaramerkki.